KR20210026914A - SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버 - Google Patents

SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유입되는 배기가스의 유속이 낮더라도 임펠러를 통해 체류시간을 조절하여 흡수액 접촉시간을 제어할 수 있으며 몸체부에 고전압을 인가하고 이때 발생하는 흡수액을 미세한 액적을 분무하여 배기가스에 포함된 입자상 및 가스상 오염물질을 동시에 제거할 수 있는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버에 관한 것이다.

Description

SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버{Impeller rotation type scrubber for removing NOx and SOx simultaneously}
본 발명은 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입되는 배기가스의 유속이 낮더라도 임펠러를 통해 체류시간을 조절하여 흡수액 접촉시간을 제어할 수 있으며 몸체부에 고전압을 인가하고 이때 발생하는 흡수액을 미세한 액적을 분무하여 배기가스에 포함된 입자상 및 가스상 오염물질을 동시에 제거할 수 있는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버에 관한 것이다.
화력발전소나 폐기물 소각 시 배출되는 가스에는 분진, 질소산화물, 황산화물 등 각종 대기오염물질이 포함되어 있으며, 이들 중 특히 입경이 작은 미세분진은 인체에 유입되어 호흡기 질환을 유발시킬 뿐만 아니라 식물의 성장을 억제하는 등 환경에 유해한 영향을 미친다.
이러한 대기오염물질 중 특히 유해한 것으로 알려져 있는 지름이 2.5 ㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)를 관리하기 위하여, 미환경보호국(EPA)과 유럽연합(EU)은 2013년, 우리나라는 2015년부터 법을 개정하여 이들 물질에 대한 환경 규제를 강화 실시하고 있는 상황이다.
한편, 중력집진, 관성력 집진, 여과집진, 세정집진, 전기집진 기술들은 일반적으로 알려져 있는 집진 기술이다. 중력집진기술은 입자가 갖는 중력을 이용하여 공기가 이동하면서 자연적으로 입자를 침전시키는 기술이고, 관성력 집진 기술은 기체의 흐름 방향을 급변시켜 전환점 부분에서 관성에 의하여 먼지를 집진하는 원리를 이용한 기술로서, 비교적 큰 입자의 제거에는 효과적이지만 미세한 입자는 거의 제거할 수 없다.
이에 반해, 미세한 공극을 갖는 필터에 가스를 통과시켜 입자를 제거하는 여과기술과 전기를 공급하여 먼지에 하전을 부여하여 제거하는 전기집진 기술은 비교적 집진효율이 높은 것으로 알려져 있다. 그러나 여과기술의 경우에는 입자가 미세한 공극을 막기 때문에 배출가스의 처리량이 급격히 저하되며, 이로 인한 필터의 빈번한 교체는 배기가스처리비용 증가로 직결된다.
또 전기집진 기술 중 건식방법은 입자 하전, 입자의 집진극 부착, 집진극에 부착된 입자의 탈착, 집진극에 쌓인 입자 제거의 순으로 집진 과정이 진행되지만, 불안정한 코로나 방전, 입자의 전기적 특성인 전기비저항(Particles resistivity)에 따라 재비산, 역코로나(Back corona) 등이 발생하여 집진효율이 떨어지는 문제점이 있고, 전극에 부착된 입자를 물로 씻어내는 습식전기집진방법(Wet electrostatic precipitator)은 다량의 물 사용, 집진극의 불균일한 수막 형성, 부식은 큰 문제점으로 지적되고 있다.
또한, 사이클론 형태의 입자제거 장치는 내부 선회유동을 형성할 수 있는 도입되는 배기가스의 최소 선선도를 요구함에 따라 공정 적용시 제약조건이 있다. 따라서 상기와 같은 대기오염물질, 특히 입자가 작은 물질을 효과적으로 제거하고 나아가 각종 가스상 오염물질을 함께 제거하여 강화된 대기환경기준을 달성하기 위해서는 경제적이면서도 높은 제거 효율을 갖는 새로운 집진 장치의 개발이 절실히 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허공보 제1918549호 대한민국 등록특허공보 제1892256호 대한민국 등록특허공보 제1951185호 대한민국 등록특허공보 제1971917호 대한민국 등록특허공보 제1953743호 대한민국 등록특허공보 제1995742호 대한민국 등록특허공보 제1995733호 대한민국 등록특허공보 제1965189호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배기가스 등에 포함된 입자상 물질과 각종 가스상 오염물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 운전이 용이하면서도 구조가 간단하고, 게다가 2차 오염물질의 발생량을 저감할 수 있는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버는, 입자상 및 가스상 오염물질 중 어느 하나 이상의 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입구(110)가 상부 중앙부에 도출 형성된 원형관(120) 측면의 외면에 구비되며, 상기 가스상 오염물질과 반응하기 위한 제1흡수액을 분사하는 고압분사노즐(130)이 상기 원형관의 상부 중앙에 형성된 상부 몸체부(100); 상기 상부 몸체부와 연통되는 원형관 형태의 중앙 몸체부(200); 및 상기 중앙 몸체부와 연통되는 상관하협의 하부 몸체부(300);를 포함하며, 상기 하부 몸체부의 중심에 하방 형성된 배기가스 유도구를 가지며 라운드되어 상기 하부 몸체부의 측면으로 배기가스를 외부로 배출시키는 배기가스 배출구(310); 및 상기 하부 몸체부의 하부에 액체배출구(320);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 중앙 몸체부의 측면에 결합된 원판형상이며, 상기 원판형상의 반지름이 상기 중앙 몸체부의 반지름보다 작게 형성된 호가 1개 이상 형성된 분배판(210);을 포함할 수 있다.
또한 상기 분배판의 하부에 형성된 모터(220); 상기 모터의 구동축에서 연장 형성된 회전축(221); 상기 회전축에 복수로 형성된 임펠러(222);를 포함할 수 있다.
또한, 제2흡수액을 분사하기 위하여 상기 상부 몸체부(100)의 외주연부에 구비된 1개 이상의 제2흡수액 주입용 배관(140); 상기 스크러버와 연결된 '+' 리드선; 및 상기 제2흡수액 주입용 배관(140)과 연결된 '-'리드선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전축의 타단과 연결된 베어링(223); 상기 베어링을 공간상에 고정하기 위한 지지체(224);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 중간 몸체부(200)와 연통되는 상기 하부 몸체부(300)는 상기 중간 몸체부외측면의 수직방향에서 중심축 방향으로 소정의 하부각도(α)를 이루면서 상관하협의 형상을 구성할 수 있다.
또한, 상기 제2흡수액 주입용 배관(140)을 연결하는 메인와이어(240);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 유입구를 통해 유입되는 배기가스의 선속도는 선회류를 형성할 수 없는 선속도일 수 있다.
또한, 상기 주입용 배관은 정전분무를 발생시킬 수 있도록 상기 중앙 몸체부 및 상기 하부 몸체부와 일정 간격을 유지하면서 형성될 수 있다.
또한, 상기 임펠러는 상기 주입용 배관과 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1흡수액과 제2흡수액은 상기 배기가스에 포함된 황산화물 및 질소산화물을 흡수하기 위하여 소정 비율로 분배 투입될 수 있다.
또한, 상기 원형관의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 클 수 있다.
또한, 상기 액체배출구의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 클 수 있다.
또한, 상기 원형관의 직경은 상기 액체배출구의 직경보다 클 수 있다.
또한, 상기 액체배출구는 수처리탱크와 연결되며 상기 수처리탱크는 상기 흡수액을 분리하기 위한 제1드레인; 및 입자상 잔류물을 제거하기 위한 서지 펌프;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스 배출구 후단에는 가스분석기; 연결되며, 상기 배기가스의 가스조성에 따라 상기 배기가스의 유량, 상기 제1흡수제 및 상기 제2흡수제의 공급량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 고압분사노즐의 중심축을 기준으로 분사각도(β)은 0도 초과 180도 미만일 수 있다.
또한, 상기 고압분사노즐의 상기 원형관 내부의 끝단은 상기 배기가스 유입구의 하단에 위치할 수 있다.
또한, 상기 원형관, 상기 배기가스 배출구 입구(311) 및 상기 액체배출구는 모두 동축상에 형성될 수 있다.
본 발명의 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버에 의하면, 고전압을 인가하여 미세한 액적을 발생시키고 이러한 미세 액적과 배기가스를 접촉시키기 때문에, 입경이 작은 입자상 오염물질과 함께 각종 가스상 오염물질의 제거효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버는 미세한 액적을 발생시킬 수 있기 때문에 폐액체 발생량을 최소화할 수 있어 2차 처리비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버를 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 중앙 몸체부의 분배콘을 포함하는 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 중앙 몸체부의 분배콘이 없는 수평 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 하부 몸체부의 모터를 포함하는 수평 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 하부 몸체부의 모터가 없는 수평 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 내부 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 명세서에서 입자상 오염물질은 수 ㎛ 이상의 크기를 갖는 입자상으로 존재하는 물질을 의미하고, 가스상 오염물질은 악취유발물질, 질소산화물, 황산화물 등 인체나 생태계에 악영향을 줄 수 있는 가스상태로 존재하는 오염물질을 의미한다.
본 출원에서 포함한다, 가지다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버를 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 수직 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버는, 상부 몸체부(100), 중앙 몸체부(200), 하부 몸체부(300), 스크러버 몸체와 연결된 '+' 리드선 및 제 주입용배관(140)과 연결된 '-' 리드선을 포함하여 이루어진다.
상기 구성들을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 하부 몸체부는 아래로 갈수록 점차 단면적이 줄어드는 상광하협 구조의 원뿔모양이며, 중앙 몸체부는 소정의 높이와 내경을 갖는 긴 원통형으로 수직으로 직립하고 있다. 또한 상부 몸체부는 본 발명의 스크러버의 상부 케이싱 역할을 하면서 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부 및 제1흡수액을 고압 분사하여 상기 배기가스와 혼합되어 배기가스내 질소산화물 및 황산화물을 흡수하기 위한 고압분사노즐을 포함할 수 있다.
상부 몸체부의 소정 위치에는 입자상 오염물질과 가스상 오염물질 중 어느 하나 이상의 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하기 위한 배기가스 유입구(110)가 구비되고, 하부 몸체부의 바닥에는 유입된 배기가스로부터 제거된 각종 오염물질과 분사한 액체를 배출하기 위한 액체배출구가 구비된다. 도면에는 도시하지 않았지만 액체배출구에는 개폐를 위한 밸브가 구비될 수 있음은 자명하다.
상부 몸체부의 천정에는 오염물질을 포함한 배기가스가 유입되기 위한 배기가스 유입구가 형성된 원형관이 중심축에 형성되며 상기 배기가스 유입구는 상기 원형관보다 작은 직경을 갖는다.
여기서, 상기 스크러버 몸체는 플러스(+) 하전이 인가될 수 있도록 전도성 재질로 이루어지고, 첨부한 도면에서는 수평 절단면이 원형인 것으로 도시하고 있으나, 사각형, 오각형, 육각형 등 삼각형을 제외한 다각형도 무방하다.
배기가스 유입구를 통해 유입된 배기가스와 가장 먼저 접촉하는 고압분사노즐은, 노즐배관과 노즐팁으로 이루어져 있다. 구체적으로, 노즐배관은 상기 원형관의 중심축에 형성되어 외부에서 흡수액을 원형관 내부로 고압분사한다.
상기 노즐배관의 삽입 위치는 배기가스와 고압분사되는 흡수액의 접촉효율이 높아진다면 그 삽입위치에 제한되지 않는다. 바람직하게는 상기 배기가스 유입구의 하단부에 삽입 위치를 형성할 수 있다. 상기 노즐팁은 상기 제1흡수액을 상기 원형관 전영역에 분사할 수 있다면 다양한 형상을 가질 수 있음은 자명하다. 바람직하게는 분사압력이 1bar 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5bar 이상일 수 있다. 상기 고압분사노즐은 복수개 형성될 수 있으며, 번들형태로 형성될 수도 있다.
입자상 및 가스상 오염물질 중 어느 하나 이상의 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입구(110) 가 상부 중앙부에 도출 형성된 원형관(120) 측면의 외면에 구비되며, 상기 가스상 오염물질과 반응하기 위한 제1흡수액을 분사하는 고압분사노즐(130)이 상기 원형관의 상부 중앙에 형성된 상부 몸체부(100);
상기 상부 몸체부와 연통되는 원형관 형태의 중앙 몸체부(200);및
상기 중앙 몸체부와 연통되는 상관하협의 하부 몸체부(300);를 포함하며,
상기 하부 몸체부의 중심에 하방 형성된 배기가스 유도구를 가지며 라운드되어 상기 하부 몸체부의 측면으로 배기가스를 외부로 배출시키는 배기가스 배출구(310); 및 상기 하부 몸체부의 하부에 액체배출구(320);을 포함할 수 있다.
상기 배가스 유입구는 상기 원형관에 직교형태로 결합될 수 있으며, 접선방향으로 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 중앙 몸체부의 분배콘을 포함하는 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 중앙 몸체부의 분배콘이 없는 수평 단면도이다.
상기 중앙 몸체부의 측면에 결합된 원판형상이며, 상기 원판형상의 반지름이 상기 중앙 몸체부의 반지름보다 작게 형성된 호가 1개 이상 형성된 분배판(210);을 포함할 수 있다.
상기 분배판은 상부 몸체부를 통해서 투입되는 제1흡수액을 포함하는 배기가스를 상기 중앙 몸체부 및 상기 하부 몸체부의 최외측면으로 유동을 유도하는 기능을 할 수 있다.
상기 분배판은 상기 배기가스를 균일하게 상기 중앙 몸체부 및 상기 하부 몸체부의 외각으로 유도한다면 그 형태에 제한되지 않는다.
상기 분배판은 중심점을 기준으로 방사상으로 분배홈이 형성되어 상기 배기가스에 포함된 제1흡수액이 균일하게 상기 중앙 몸체부의 측면으로 흐르게 할 수 있다.
상기 분배홈은 상기 배기가스의 선회유동을 유도할 수 있도록 나선형으로 형성될 수 있다.
상기 분배홈의 간격 및 나선형 방향은 투입되는 제1흡수액을 포함하는 배기가스의 조건에 따라 다양하게 설계변경될 수 있음은 자명하다.
상기 분배판은 중심점을 중심으로 콘형상으로 형성될 수 있다.
상기 분배판의 중심점의 상부에는 상부 몸체부에서 투입되는 상기 배기가스를 상기 분배판에 균일하게 분배하도록 콘형태의 분배콘(230)이 추가로 형성될 수 있다.
상기 분배콘은 추가로 배기가스 및 이온용액으로부터 모터의 부식을 방지할 수 있는 효과도 있다.
상기 분배판의 상면과 상기 상부 몸체부의 하부와 연결되게 원형 띠 형상으로 형성되는 분배띠가 추가로 형성될 수 있다.
상기 분배띠는 다공성 재질 또는 메쉬(Mesh) 형상일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 하부 몸체부의 모터를 포함하는 수평 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 하부 몸체부의 모터가 없는 수평 단면도이다.
상기 분배판의 하부에 형성된 모터(220); 상기 모터의 구동축에서 연장 형성된 회전축(221); 상기 회전축에 복수로 형성된 임펠러(222);를 포함할 수 있다. 상기 모터는 상기 배기가스에 견딜수 있는 내산성 재질일 수 있다.
상기 분배판에는 마이크로채널(211)이 형성될 수 있다.
상기 마이크로채널은 상기 배기가스의 선회 유동을 유도할 수 있도록 나선형으로 형성될 수 있다.
상기 마이크로채널은 배기가스 선회 유동 기능 및/또는 고압 부분 후 액체의 흐름을 유도하기 위한 구성이다.
상기 회전축은 상기 배기가스에 견딜수 있는 내산성 재질일 수 있다.
상기 임펠러는 상기 배기가스에 견딜수 있는 내산성 재질일 수 있다.
상기 모터, 회전축, 및 임펠러 중 어느 하나 이상의 재질은 내산성 스테인리스 합금, 표면에 무기물이 코팅된 금속재질일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버의 내부 사시도이다.
제2흡수액을 분사하기 위하여 상기 상부 몸체부(100)의 외주연부에 구비된 1개 이상의 제2흡수액 주입용 배관(140); 상기 스크러버와 연결된 '+' 리드선; 및 상기 제2흡수액 주입용 배관(140)과 연결된 '-'리드선을 포함할 수 있다.
상기 스크러버와 상기 제2흡수액 주입용 배관에 연결되는 '+'리드선 및 '-'리드선은 반대로 연결될 수 있음은 자명하다.
상기 주입용 배관과 같은 구성을 갖는 흡수액 액체를 공급하면서 고전압을 인가하면, 스크러버의 내측 벽면과 주입용 배관 사이에 미세한 액적이 발생한다.
이와 같은 고전압을 이용한 정전분무방식(Electrospray)의 원리를 설명하면, 전도성 액체를 노즐에 통과시키면서 양(+)과 음(-)의 고전압을 인가하면 노즐과 액체속의 이온들이 척력과 인력에 의해 액체표면으로 이동하게 된다. 이때, 쿨롱반발력이 표면장력 이상의 힘이 되면 미세한 액적으로 분사되며, 전극에 걸리는 전압이 작을 경우 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력 보다 작기 때문에 액적이 분무되지 않지만, 전압을 증가시키게 되면 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서, 모세관 팁에서 액적이 분무되는 원리이다.
상기 상부 몸체부(100)와 제2흡수액 주입용 배관(140)이 전기적으로 통전되는 것을 방지하기 위한 절연애자(150)가 상기 제2흡수액 주입용 배관 외면에 더 구비될 수 있다.
상기 절연애자는 비전도성의 물질이면 그 재질에 제한되지 않는다. 바람직하게는 테프론일 수 있다.
상기 제2흡수액 주입용 배관은 일측은 제2흡수액을 공급하기 위하여 개구되어 있으며 타측은 밀폐되어 있는 긴 원통형으로, 상기 1개 이상의 정전분무관(141)이 둘레 표면에 형성될 수 있다.
상기 하부 몸체부(300) 내부 측면으로 제2흡수액을 분사하기 위한 정전분무노즐(142)이 상기 정전분무관(141)에 더 구비될 수 있다.
상기 정전분무관은 상기 제2흡수액 주입용 배관에 등간격 또는 소정의 간격을 가지고 일렬로 형성될 수 있다.
상기 정전분무관에 결합되는 정전분무노즐의 직경은 제2흡수액의 분사량 및 쇼트가 발생하지 않는 상태에서 하전이 일어날 수 있다면 그 크기에 제한되지 않는다.
상기 정전분무관은 상기 제2흡수액 주입용 배관의 동축상에 복수개 형성될 수 있다.
상기 제2흡수액 주입용 배관에 동축상에 복수개 형성된 상기 정전분무관은 인접하는 정전분무관과 90도 이상 180도 이하의 각도를 주고 형성될 수 있다.
바람직하게는 120도 이상 160도 이하의 각도일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 140도 일 수 있다. 상기 각도 범위에서 벗어나면 정전분무 발생 및 분무효과가 저하될 수 있다.
종래 액체 분무 방식을 이용한 스크러버 장치에서는 분무하는 액적이 크기 때문에 입경이 작은 입자를 포집하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 과량의 액체를 사용할 수밖에 없어 이로 인한 2차 처리비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에서의 스크러버는 상기와 같은 정전분무방식을 이용하여 액적을 발생시키기 때문에 액적의 직경이 매우 작고, 특히 발생된 액적은 노즐에 가한 극과 같은 극성을 띄며 매우 높은 하전량을 가지고 있어 액적간의 응집현상이 나타나지 않으므로 장시간 초기의 직경을 유지할 수 있어 0.1 ㎛ 이하의 입경을 갖는 미세입자를 포함한 각종 오염물질을 포집하는 것이 가능하다.
한편, 상기 고전압은 정전분무가 가능하며 절연재의 전열이 파괴되는 전압이라면 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 2-10 kV/cm 일 수 있고, 노즐의 선단부와 하부몸체부의 벽면과의 이격거리는 5~20cm인 것이 바람직하다.
상기 회전축의 타단과 연결된 베어링(223); 상기 베어링을 공간상에 고정하기 위한 지지체(224);을 포함할 수 있다.
상기 지지체는 상기 하부 몸체부의 측면과 1곳 이상 결합될 수 있다.
바람직하게는 상기 베어링을 기준으로 90도 방사상으로 4곳이 상기 하부 몸체부의 측면과 결합될 수 있다.
상기 지지체는 상기 배기가스의 유동을 방해하지 않는다면 그 형태에 제한되지 않음은 자명하다. 바람직하게는 봉형상일 수 있다.
상기 중간 몸체부(200)와 연통되는 상기 하부 몸체부(300)는 상기 중간 몸체부외측면의 수직방향에서 중심축 방향으로 소정의 하부각도(α)를 이루면서 상관하협의 형상을 구성할 수 있다.
상기 하부각도(α)는 상기 흡수액과 상기 배기가스가 반응하여 생성된 황산칼슘 및/또는 정전분무를 통해 응집된 입자상 물질이 원활히 상기 액체배출구 방향으로 이동한다면 그 각도에 제한되지 않는다.
바람직하게는 상기 하부각도는 0도 초과 90도 미만일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5도 이상 45도 이하일 수 있고, 매우 바람직하게는 20도 일 수 있다.
상기 하부각도를 벗어나면 상기 입자상 물질의 제거가 원활하지 않을 수 있다.
상기 제2흡수액 주입용 배관(140)을 연결하는 메인와이어(240);을 포함할 수 있다.
상기 메인와이어(240)은 복수의 상기 제2흡수액 주입용 배관의 상기 하부 몸체부 내부의 단부를 연결할 수 있다.
상기 메인와이어는 상기 제2흡수액 주입용 배관을 상기 스크러버 내부에서 견고히 위치할 수 있도록 기능을 한다.
상기 메인와이어는 복수의 상기 제2흡수액 주입용 배관을 연결함으로써 원형, 타원형, 다각형 형태를 가질 수 있다.
상기 메인와이어 내부에는 원형 또는 다각형으로 이루어진 3개 이상의 보조와이어가 더 구비될 수 있다.
상기 보조와이어는, 1개의 원형 보조와이어를 중심으로 3개 이상의 보조와이어가 방사상 형태로 배치될 수 있다.
상기 메인와이어에는 액체배출구를 향하는 1개 이상의 전극유도봉이 더 구비될 수 있다.
추가적으로 메인와이어에는 방전 효율이 극대화될 수 있도록 전극 유도봉이 부착되며 상기 전극 유도봉은 소정길이의 핀 형상이며, 상기 액체배출구를 향하도록 메인와이어에 복수개가 소정 간격으로 서로 이격되어 배치된다.
상기 메인와이어는 전압을 인가해주는 기능을 가지며, 기존에 외부로 노출되어 있던 각각의 물 배관에 전압을 인가해주던 형식에서 벗어나서, 외부로 노출된 물 배관 중 1개의 물 배관에만 전압을 인가해주고, 나머지 물 배관의 전압 인가는 내부에 형성된 메인와이어에 의해 전압이 인가되는 방식으로 형성될 수 있다.
상기 메인와이어는 전기전도성을 띄는 재질로 구성될 수 있다.
상기 배기가스 유입구를 통해 유입되는 배기가스의 선속도는 선회류를 형성할 수 없는 선속도일 수 있다.
상기 스크러버가 배기가스 제거 공정에 결합되기 위해서는 상기 스크러버 내부에서 상기 배기가스가 선회유동을 형성하여 상기 배기가스에 포함된 입자상 오염물질, 황산화물, 질소산화물을 제거할 수 있는 최소한의 체류시간을 확보하여야 한다.
일반적으로 사이클론 형태의 오염물질 처리 기구는 선회유동을 형성하기 위해서는 배기가스의 유입구에 최소 선속도를 요구한다. 일반적으로 10m/sec이상의 선속도로 배기가스가 사이클론에 유입되어야 선회유동을 통한 체류시간을 확보할 수 있다.
그러나 배기가스의 유량에 따라 사이클론 형태의 입자, 황산화물, 질소산화물 제거를 위한 체류시간을 확보하는 것은 제한조건이 많이 존재한다.
따라서, 본 발명의 스크러버와 같이 내부에 임펠러를 통한 강제 회전을 통해 배기가스의 체류시간을 제어할 수 있다.
이를 위한 배기가스의 선속도는 2m/sec이어도 가능하다.
상기 주입용 배관은 정전분무를 발생시킬 수 있도록 상기 중앙 몸체부 및 상기 하부 몸체부와 일정 간격을 유지하면서 형성될 수 있다.
상기 임펠러는 상기 주입용 배관과 일정한 간격을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제1흡수액과 제2흡수액은 상기 배기가스에 포함된 황산화물 및 질소산화물을 흡수하기 위하여 소정 비율로 분배 투입될 수 있다.
상기 원형관의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 클 수 있다.
상기 액체배출구의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 클 수 있다.
상기 원형관의 직경은 상기 액체배출구의 직경보다 클 수 있다.
상기 액체배출구는 수처리탱크와 연결되며
상기 수처리탱크는 상기 흡수액을 분리하기 위한 제1드레인; 및 입자상 잔류물을 제거하기 위한 서지 펌프;를 포함할 수 있다.
상기 배기가스 배출구 후단에는 가스분석기; 연결되며, 상기 배기가스의 가스조성에 따라 상기 배기가스의 유량, 상기 제1흡수제 및 상기 제2흡수제의 공급량을 조절할 수 있다. 흡수액은 Ca(OH)2, Fe2+ EDTA 일 수 있다.
상기 고압분사노즐의 중심축을 기준으로 분사각도(β)은 0도 초과 180도 미만일 수 있다.
상기 분사각도는 0도 초과 180도 미만일 수 있다. 바람직하게는 90도 이상 140도 이하일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100도 이상 120도 이하일 수 있다. 매우 바람직하게는 112도 일 수 있다.
상기 분사각도를 벗어나면 배기가스와 상기 제1흡수액의 접촉효율이 낮아질 수 있다.
상기 고압분사노즐의 상기 원형관 내부의 끝단은 상기 배기가스 유입구의 하단에 위치할 수 있다.
상기 원형관, 상기 배기가스 배출구 입구(311) 및 상기 액체배출구는 모두 동축상에 형성될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100: 상부 몸체부
110: 배기가스 유입부
120: 원형관
130: 고압분사노즐
140: 주입용배관
141: 정전분무관
142: 정전분무노즐
150: 절연애자
200: 중앙 몸체부
210: 분배판
211: 마이크로채널
220: 모터
221: 회전축
222: 임펠러
223: 베어링
224: 지지체
230: 분배콘
240: 메인와이어
300: 하부 몸체부
310: 배기가스 배출구
311: 배기가스 배출구 입구
320: 액체배출구

Claims (19)

  1. 입자상 및 가스상 오염물질 중 어느 하나 이상의 오염물질을 함유하는 배기가스를 유도하는 배기가스 유입구(110)가 상부 중앙부에 도출 형성된 원형관(120) 측면의 외면에 구비되며, 상기 가스상 오염물질과 반응하기 위한 제1흡수액을 분사하는 고압분사노즐(130)이 상기 원형관의 상부 중앙에 형성된 상부 몸체부(100);
    상기 상부 몸체부와 연통되는 원형관 형태의 중앙 몸체부(200);및
    상기 중앙 몸체부와 연통되는 상관하협의 하부 몸체부(300);를 포함하며,
    상기 하부 몸체부의 중심에 하방 형성된 배기가스 유도구를 가지며 라운드되어 상기 하부 몸체부의 측면으로 배기가스를 외부로 배출시키는 배기가스 배출구(310); 및 상기 하부 몸체부의 하부에 액체배출구(320);을 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 몸체부의 측면에 결합된 원판형상이며,
    상기 원판형상의 반지름이 상기 중앙 몸체부의 반지름보다 작게 형성된 호가 1개 이상 형성된 분배판(210);을 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분배판의 하부에 형성된 모터(220);
    상기 모터의 구동축에서 연장 형성된 회전축(221);
    상기 회전축에 복수로 형성된 임펠러(222);를 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  4. 제2항에 있어서,
    제2흡수액을 분사하기 위하여 상기 상부 몸체부(100)의 외주연부에 구비된 1개 이상의 제2흡수액 주입용 배관(140);
    상기 스크러버와 연결된 '+' 리드선; 및
    상기 제2흡수액 주입용 배관(140)과 연결된 '-'리드선을 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회전축의 타단과 연결된 베어링(223);
    상기 베어링을 공간상에 고정하기 위한 지지체(224);을 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 중간 몸체부(200)와 연통되는 상기 하부 몸체부(300)는 상기 중간 몸체부외측면의 수직방향에서 중심축 방향으로 소정의 하부각도(α)를 이루면서 상관하협의 형상을 구성하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2흡수액 주입용 배관(140)을 연결하는 메인와이어(240);을 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스 유입구를 통해 유입되는 배기가스의 선속도는 선회류를 형성할 수 없는 선속도인 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 주입용 배관은 정전분무를 발생시킬 수 있도록 상기 중앙 몸체부 및 상기 하부 몸체부와 일정 간격을 유지하면서 형성되는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 주입용 배관과 일정한 간격을 갖도록 형성되는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1흡수액과 제2흡수액은 상기 배기가스에 포함된 황산화물 및 질소산화물을 흡수하기 위하여 소정 비율로 분배 투입되는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 원형관의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 큰 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액체배출구의 직경은 상기 배기가스 배출구의 직경보다 큰 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 원형관의 직경은 상기 액체배출구의 직경보다 큰 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 액체배출구는 수처리탱크와 연결되며
    상기 수처리탱크는 상기 흡수액을 분리하기 위한 제1드레인; 및 입자상 잔류물을 제거하기 위한 서지 펌프;를 포함하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  16. 제4항에 있어서
    상기 배기가스 배출구 후단에는 가스분석기; 연결되며,
    상기 배기가스의 가스조성에 따라 상기 배기가스의 유량, 상기 제1흡수제 및 상기 제2흡수제의 공급량을 조절하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  17. 제1항에 있어서
    상기 고압분사노즐의 중심축을 기준으로 분사각도(β)은 0도 초과 180도 미만인 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.

  18. 제1항에 있어서
    상기 고압분사노즐의 상기 원형관 내부의 끝단은 상기 배기가스 유입구의 하단에 위치하는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
  19. 제1항에 있어서
    상기 원형관, 상기 배기가스 배출구 입구(311) 및 상기 액체배출구는 모두 동축상에 형성되는 SOx-NOx 동시 저감을 위한 임펠러 회전형 스크러버.
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